Mentre il 2019 ha segnato il 50° anniversario del primo sbarco umano sulla Luna, l’esplorazione robotica sistematica e capillare del nostro satellite naturale è un passo indispensabile per la futura espansione umana nel Sistema Solare. Diverse agenzie spaziali e compagnie private stanno sviluppando strategie per riportare l’uomo sulla Luna entro la fine di questo decennio. Questa nuova corsa internazionale è guidata da interessi scientifici, tecnologici ed economici e richiede una comprensione approfondita del contesto lunare per selezionare i migliori siti di allunaggio: per esempio, è necessario avere un’ottima conoscenza della geochimica e della mineralogia superficiale non solo a scala regionale ma anche a scala molto locale, un requisito necessario per garantire la possibilità di estrarre ossigeno e acqua dalle rocce. L’accesso e lo sfruttamento delle risorse lunari sono una componente chiave di qualsiasi futuro sforzo di esplorazione spaziale nello spazio cislunare e oltre. Ai giorni nostri, l’esplorazione lunare umana prevede una presenza permanente e diffusa sulla superficie, che a sua volta richiede l’abilità di raccogliere, trasformare e utilizzare le risorse naturali presenti sul posto: in una sigla, la cosiddetta tecnologia In-Situ Resource Utilization (ISRU). L'obiettivo generale del progetto PRIN INAF "MELODY" è quello di raggiungere una più ampia comprensione della nostra Luna combinando l'analisi dei dati di superficie e del sottosuolo e la caratterizzazione di laboratorio dell'ambiente lunare. Il progetto MELODY si propone di eseguire un'analisi senza precedenti di un "dataset aggregato" costituito da mappe di anomalie geochimiche e gravitazionali, e dati mineralogici, ottenuti da missioni orbitali negli ultimi decenni, che ci permetterebbero di evidenziare l'emergere di unità omogenee rispetto a diverse variabili, non necessariamente evidenti di dataset individuali. L'analisi dei dati radar del sottosuolo lunare, che a differenza dei precedenti dataset hanno una copertura limitata, sarà effettuata su specifiche regioni di interesse applicando tecniche aggiornate che sono state recentemente applicate al radar MARSIS in orbita attorno a Marte e ai dati radar lunari acquisiti in situ dai rover cinesi. Parallelamente, verranno effettuate analisi di laboratorio su diversi simulanti di regolite lunare, fondamentali per caratterizzare l'ambiente dielettrico e quindi la modellistica elettromagnetica. Infine, un'altra novità della nostra proposta riguarda la possibilità di effettuare misure di laboratorio che ancora mancano su alcuni campioni di meteorite lunare, da acquistare appositamente. A differenza delle rocce lunari restituite dagli astronauti, le meteoriti lunari possono provenire praticamente da qualsiasi punto della superficie lunare, compreso il lato opposto alla Terra. Pertanto, questa analisi potrebbe collocare questi campioni di meteoriti nel contesto geochimico e petrologico globale del nostro satellite naturale. Queste attività sono raggruppate in tre pacchetti di lavoro scientifici: WP1, WP2 e WP3. Gli obiettivi principali dei WP scientifici sono: 1) Identificazione e mappatura di unità a scala locale omogenee rispetto a diversi dataset lunari, 2) Analisi e modellistica dello scattering radar lunare restituito da radar orbitanti, con relativa caratterizzazione di laboratorio dell'ambiente dielettrico lunare, e 3) Caratterizzazione mineralogica, petrologica e geochimica di alcune meteoriti lunari. Gli ambiti e le attività di ciascun WP sono descritti di seguito: WP1 (Scienza della superficie): Lo scopo di questo WP è quello di effettuare un'analisi innovativa dei dataset lunari pubblicamente disponibili, relativi a: mineralogia, geochimica ed eventualmente gravimetria, combinandoli in un unico dataset "aggregato" da classificare mediante tecniche statistiche multivariate al fine di evidenziare unità di superficie omogenee in cui emergono correlazioni tra superficie ed interno profondo che possono essere quantificate. Per vincoli di tempo, questa analisi è eseguita solo su poche specifiche regioni di interesse (RoI) definite prioritarie sulla base delle roadmap di esplorazione lunare e dell'attuale stato dell'analisi dei dati lunari (nella fattispecie: Mare Ingenii, cratere Von Karmann, crateri Klaproth/Casatus). WP2 (Geofisica del sottosuolo): Lo scopo di questo WP è duplice: 1) ri-analisi e modellistica dei dati lunari ottenuti da esperimenti con ecoscandagli radar a bassa frequenza che hanno orbitato intorno alla Luna in tempi passati, alla luce delle moderne tecniche di elaborazione, e 2) caratterizzazione, in termini di permittività dielettrica, di diversi simulanti di regolite lunare rappresentativi sia degli altopiani che dei mari lunari. Queste misure di laboratorio, uniche nel loro genere, hanno lo scopo di vincolare adeguatamente le ipotesi dielettriche utilizzate nelle simulazioni di dati radar. WP3 (Analisi dele meteoriti lunari): Il WP3 accoppia dati mineralogici / petrografici e geochimici con analisi spettroscopiche su campioni di meteoriti lunari, acquistati con fondi di progetto e rappresentativi di diverse caratteristiche litologiche lunari. Questa ricerca ha una duplice implicazione, ovvero: 1) confrontare direttamente dati spettrali ed iperspettrali, acquisiti su almeno 4 campioni di meteoriti lunari, con dati mineralogici diretti (SEM, XRD), 2) fornire una completa caratterizzazione geochimica, mineralogica e isotopica su almeno una di queste meteoriti lunari. Il WP3 fornisce inoltre supporto al WP2 nella caratterizzazione mineralogica (XRD) e granulometrica dei simulanti di regolite lunare.